JP2002071613A - 抵抗検出型感湿素子及びその製造方法 - Google Patents
抵抗検出型感湿素子及びその製造方法Info
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Abstract
定値を得ることができる抵抗検出型の感湿素子を提供す
る。 【解決手段】セラミックからなる支持基板10上に金ペ
ーストを用いてスクリーン印刷を行ない、金属膜を形成
する。次に、金属膜上に全面にエッチング用レジストを
スクリーンにて印刷し、乾燥することによりレジスト膜
を形成する。次に、エッチング用レジスト上に第1の櫛
状電極11及び第2の櫛状電極12のパターンを有する
ネガフィルムを貼り付け、露光及び現像を行ない、ノン
シアン系金エッチング液でスプレー方式にて不要部分の
金を取り除く。その後エッチング用レジストを剥離し、
第1の櫛状電極11及び第2の櫛状電極12を得る。次
に、銀系ペーストをスクリーン印刷し、これを乾燥した
後、高温で焼成することにより、導体13を形成し、更
に、ガラスペーストをスクリーン印刷し、乾燥後、高温
で焼成することにより、ガラスからなる絶縁体14をを
形成する。
Description
更に詳しくは、低湿度に於いても測定が可能な抵抗検出
型感湿素子に関するものである。
素子として、容量検出型のものと抵抗検出型のものが知
られている。容量検出型の感湿素子は、高湿度域での精
度や耐久性が低いことが知られているが、現在用いられ
ている感湿素子で、相対湿度0〜100%の範囲を計測
できるものは殆んど容量検出型のものである。一方、抵
抗検出型の感湿素子は、スクリーンによって容易に製造
することができるため、容量検出型のものに比較して安
価に製造することができるという利点がある。
図であり、図9(a)〜(c)はこの感湿素子の製造工
程を示す断面図であり、図8のP−P線矢視断面図とし
て示したものである。図8に示す感湿素子は、支持基板
10上に形成された、5本の第1の電極部21を有する
第1の櫛状電極11と、5本の第2の電極部22を有す
る第2の櫛状電極12とを有している。5本の第1の電
極部21と5本の第2の電極部22とは、交互に並行し
て形成されている。第1の櫛状電極11及び第2の櫛状
電極12の付け根の部分には導体13,13がそれぞれ
形成され、更に第1の櫛状電極11の付け根の部分と導
体13との接続部及び第2の櫛状電極12の付け根の部
分と導体13との接続部を覆って、ガラスからなる絶縁
体14が形成されている。そして、第1の電極部21と
第2の電極部22とを覆って、支持基板10上に感湿膜
15が形成されている。
製造されている。まず、絶縁性の支持基板10上にスク
リーン印刷を行なうことにより、厚膜からなる第1の櫛
状電極11及び第2の櫛状電極12を形成し、これを乾
燥させた後、焼成を行なう(図8(a))。5本の第1
の電極部21と5本の第2の電極部22の形状は、スク
リーン印刷の際に形成される。次に、第1の櫛状電極1
1及び第2の櫛状電極12の付け根の部分に、図8に示
す平面形状の導体13を銀系ペーストの厚膜印刷によっ
て形成し、これを乾燥させ、更に焼成を行なう(図8
(b))。次に、焼成後の導体13上に、図8に示す平
面形状の絶縁体14をガラスペーストの厚膜印刷により
形成し、これを乾燥及び焼成することにより、図8の感
湿素子が得られる。図8の感湿素子では、平行する第1
の櫛状電極11及と第2の櫛状電極12との間の距離
は、通常約100〜500μmであり、第1の櫛状電極
11及び第2の櫛状電極12の幅も、通常約100〜5
00μmである。
は、上述のようなスクリーン印刷の工程により製造する
ことができるので、上述のように容量検出型のものに比
較して安価に製造することができるという利点がある。
しかしながら、抵抗検出型の感湿素子は、0〜20%程
度の低湿度域での抵抗値が非常に大きくなるため、得ら
れる測定値の信頼性が低いという欠点がある。
櫛状電極11及び第2の櫛状電極12の幅を小さくする
と共に、第1の櫛状電極11及び第2の櫛状電極12の
間の距離を小さくして、第1の櫛状電極11及び第2の
櫛状電極12の数を増やすことが考えられる。
1の櫛状電極11及び第2の櫛状電極12を形成する場
合、その幅及び間隔をある程度以下に小さくすることが
できないという問題点がある。従って、スクリーン印刷
によって製造する限りに於いては、低湿度域での測定値
の信頼性が高い抵抗検出型の感湿素子を得ることは不可
能である。
決するために為されたものであり、本発明の目的は、低
湿度域に於いても、高い信頼性を有する測定値を得るこ
とができる抵抗検出型の感湿素子を提供することであ
る。
素子の製造方法は、支持基板上に互いに並行して形成さ
れた複数の第1の電極部を接続した第1の櫛状電極と、
前記支持基板上の前記複数の第1の電極部の間に相互に
並行して形成された複数の第2の電極部を接続した第2
の櫛状電極と、前記第1の櫛状電極及び前記第2の櫛状
電極を覆って前記支持基板上に形成された感湿膜とを備
えた抵抗検出型感湿素子の製造方法であって、前記支持
基板上に金属膜をスクリーン印刷により形成する工程
と、前記金属膜のフォトリソグラフィーによるレジスト
パターンの形成及びエッチングにより、前記第1の櫛状
電極及び前記第2の櫛状電極を形成する工程と、前記第
1の櫛状電極及び前記第2の櫛状電極を覆って前記支持
基板上に感湿膜を形成する工程とを包含することを特徴
とする。
れる金属膜上にフォトリソグラフィーによるレジストパ
ターンを形成し、そしてエッチングを行なうことによ
り、第1及び第2の櫛状電極を形成しているため、第1
の電極部と第2の電極部の幅及びこれらの電極の間の距
離を非常に小さくすることができる。そのため、第1の
電極部と第2の電極部の数を増加させることが可能とな
る。従って、本発明の製造方法によれば、低湿度に於い
ても高い信頼性を有する測定値を得ることができる抵抗
検出型感湿素子を製造することが可能となる。
造方法では、上述のように絶縁性の支持基板上に櫛形の
第1の櫛状電極及び第2の櫛状電極が形成される。本発
明に於いて使用される支持基板として、セラミックス、
窒化珪素、ガラス、ガラスエポキシ、ポリイミドなどの
プラスチック、絶縁皮膜した金属などの板状のもの、フ
ィルム状のもの等を用いることができる。
極及び第2の櫛状電極となる金属膜には、Au、RuO
2、Ag、Ag−Pd、Pt、Pd、Cu、C、Cr、
Ni等のスクリーン印刷が可能な印刷用電極材料を用い
ることができる。
状電極の形成は、通常のフォトリソグラフィーによるレ
ジストパターンの形成及びエッチングにより行なうこと
ができる。
第1の櫛状電極の第1の電極部と、第2の櫛状電極の第
2の電極部と間の距離は、5〜100μmの範囲である
ことが好ましく、20〜50μmの範囲であることが更
に好ましい。これらの電極間の距離が上記範囲より大き
いと、低湿度に於ける測定値の信頼性が低下するので好
ましくない。また、上記電極間の距離が上記範囲より小
さいと、フォトリソグラフィー及びエッチングによって
これらの電極を電気的導通のない状態で十分に離して形
成することができなくなるので好ましくない。
ては、また、第1の櫛状電極に於ける前記第1の電極部
の幅と、前記第2の櫛状電極に於ける前記第2の電極部
の幅とが、何れも5〜100μmの範囲であることが好
ましく、20〜50μmの範囲であることが更に好まし
い。これらの電極の幅が上記範囲より大きいと、低湿度
に於ける測定値の信頼性が低下するので好ましくない。
また、上記電極間の幅が上記範囲より小さいと、櫛状を
成す第1の櫛状電極及び第2の櫛状電極を形成すること
ができなくなるので好ましくない。
系、ポリアミド系、ポリアクリル酸系、シリコーン系及
びポリスチレン系のポリマー並びにセルロースからなる
群から選択されるポリマーを主として含有するイオン導
電性高分子を用いることができる。
(ディッピング)する方法、刷毛で塗る方法、グラビア
印刷を行なう方法、スクリーン印刷を行なう方法、スピ
ナー塗布を行なう方法等、種々の方法が使用でき、工程
や製品の用途・種類等により選択することができる。本
発明に於いては、感湿膜の厚さは乾燥厚として1〜10
μm程度であることが好ましく、2〜5μm程度が更に
好ましい。感湿膜の厚さが大きくなりすぎると、湿度に
対する膜の電気抵抗値の反応速度、即ちレスポンスが遅
くなり、感湿膜の厚さが小さすぎると、特に低湿度領域
での出力が低下し、さらに耐水性なども低下することに
なり、好ましくない。
るが、本発明は以下の実施例に限定されるものではな
い。
検出型感湿素子の平面図を示し、同図(b)にその部分
拡大平面図を示す。また、図2(a)〜(g)はその製
造工程を示す断面模式図である。本実施例の抵抗検出型
感湿素子は、図1(a)に示すように、セラミックから
なる支持基板10上に多数の第1の電極部21を接続し
た第1の第1の櫛状電極11と、多数の第2の電極部2
2を接続した第1の第1の櫛状電極11とを有してい
る。第1の電極部21と第2の電極部22は交互に並ぶ
ように形成されている。第1の櫛状電極11及び第2の
櫛状電極12の付け根の部分には導体13,13がそれ
ぞれ形成され、更に第1の櫛状電極11の付け根の部分
と導体13との接続部、及び第2の櫛状電極12の付け
根の部分と導体13との接続部を覆って、ガラスからな
る絶縁体14が形成されている。そして、第1の電極部
21と第2の電極部22とを覆って、支持基板10上に
感湿膜15が形成されている。
分拡大平面図に示すように、平行する第1の櫛状電極1
1の第1の電極部21と第2の櫛状電極12の第2の電
極部22と間の距離Dは30μmであり、第1の櫛状電
極11に於ける第1の電極部21の幅W1及び第2の櫛
状電極12に於ける第2の電極部22の幅W2も、30
μmである。本実施例では、第1の櫛状電極11に於け
る第1の電極部21と、第2の櫛状電極12に於ける第
2の電極部22とは、それぞれ30本づつ形成されてい
る。
(a)〜(g)を参照しながら説明する。まず、セラミ
ックからなる支持基板10上に金ペーストを用いてスク
リーン印刷を行なう。その際、金ペースト膜は、第1の
櫛状電極11及び第2の櫛状電極12が形成される領域
よりやや大きめの領域に形成される。この金ペースト膜
の乾燥及び焼成を行なうことにより、金属膜27が形成
される(同図(a))。
レジストをスクリーンにて印刷し、乾燥することにより
レジスト膜16を形成する(同図(b))。次に、エッ
チング用レジスト上に第1の櫛状電極11及び第2の櫛
状電極12のパターンを有するネガフィルムを貼り付
け、露光及び現像を行ない(同図(c))、ノンシアン
系金エッチング液でスプレー方式にて不要部分の金を取
り除く(同図(d))。その後エッチング用レジストを
剥離し、第1の櫛状電極11及び第2の櫛状電極12が
形成される(同図(e))。
これを乾燥した後、高温で焼成することにより、導体1
3が形成される(同図(f))。更に、ガラスペースト
をスクリーン印刷し、乾燥後、高温で焼成することによ
り、ガラスからなる絶縁体14が形成される(同図
(g))。更に、支持基板10の上側約半分をポリパラ
スチレンスルホン酸Naの水溶液中に浸漬して乾燥させ
ることにより、感湿膜15が形成される。
(a)〜(e)の断面模式図に示す製造工程によっても
製造することができる。まず、セラミックからなる支持
基板10上に、感光性金ペーストを用いてスクリーン印
刷を行なう。その際、実施例1と同様に、感光性金ペー
スト膜は、第1の櫛状電極11及び第2の櫛状電極12
が形成される領域よりやや大きめの領域に形成する。こ
の感光性金ペースト膜の乾燥を行なうことにより、感光
性膜17が形成される(同図(a))。
及び第2の櫛状電極12のパターンを有するネガフィル
ム18を貼り付け(同図(b))、露光及び現像した
後、炭酸ナトリウム水溶液でスプレー方式にて現像して
不要部分の金を取り除き、高温で焼成を行う(同図
(c))。
スクリーン印刷し、これを乾燥した後、高温で焼成する
ことにより、導体13が形成される(同図(d))。更
に、ガラスペーストをスクリーン印刷し、乾燥後、高温
で焼成することにより、ガラスからなる絶縁体14が形
成される(同図(e))。更に、支持基板10の上側約
半分をポリパラスチレンスルホン酸Naの水溶液中に浸
漬して乾燥させることにより、感湿膜15が形成され
る。
感湿素子の平面図である。また、図5(a)〜(g)は
その製造工程を示す断面模式図である。本実施例の感湿
素子は、図4に示すように、第1の櫛状電極11と導体
13、及び第2の櫛状電極12と導体13とが、それぞ
れ一体的に形成されている点と、第1の櫛状電極11、
第2の櫛状電極12及び導体13,13が後述するよう
に銅メッキ層及び金属表面層からなる点とを除いて、前
述の実施例1及び2と同様であり、対応する要素には同
じ符号が付してある。本実施例の抵抗検出型感湿素子
は、以下のようにして製造される。
表面に微細な凸凹を形成する表面処理を処理を行ない、
次に、支持基板10上の全面に銅メッキを施し、銅メッ
キ層19を形成する。
グ用レジストをスクリーン印刷し、乾燥してレジスト膜
25を形成する(同図(a))。
11及び第2の櫛状電極12のパターンを有するネガフ
ィルム18を貼り付け(同図(b))、露光及び現像し
た後(同図(c))、塩化第一鉄系、塩化第二銅系、硫
酸−過酸化水素系又は硫酸−過酸化水素系の何れかのエ
ッチング液でスプレー方式にて不要部分の銅を取り除く
(同図(d))。その後、エッチング用レジストを剥離
することにより、櫛形の第1の櫛状電極11及び第2の
櫛状電極12の形状を有する銅メッキ層19を得る(同
図(e))。
ケルメッキをした後、更に金メッキ層を施して表面金属
層26を形成する(同図(f))。これにより、銅メッ
キ層19及び表面金属層26の2層からなる第1の櫛状
電極11及び第2の櫛状電極12が得られる。
した後、乾燥することにより、絶縁体14が形成され
る。更に、支持基板10の上側約半分をポリパラスチレ
ンスルホン酸Naの水溶液中に浸漬して乾燥させること
により、感湿膜15が形成される。
子と、前述の図8及び図9に示した従来の抵抗検出型感
湿素子とについて、実際の湿度検出回路により電圧出力
を測定し、その結果を図6に示した。図6から明らかな
ように、比較例に示す従来の抵抗検出型感湿素子では、
相対湿度0〜20%の領域で直線性がなく、信頼性のあ
る湿度データが得られないことが分かる。これに対し、
実施例1の抵抗検出型感湿素子では相対湿度0〜20%
の領域に於いても直線性が保たれており、この湿度領域
に於いても信頼性のある湿度データが得られることが分
かる。
素子とについて、湿度−抵抗特性をLCRメータにより
測定し、その結果を図7に示した。LCRメータによる
測定は、1kHz、1Vの正弦波で行なった。図7から
明らかなように、比較例に示す従来の抵抗検出型感湿素
子では、相対湿度0〜20%の領域で非常に抵抗値が高
くなり、信頼性のある湿度データが得られないことが分
かる。これに対して、実施例1の抵抗検出型感湿素子で
は相対湿度0〜20%の領域に於ける抵抗値が比較例に
比較して低く、この湿度領域に於いても信頼性のある湿
度データが得られることが分かる。
型感湿素子の製造方法によれば、フォトリソグラフィー
によるレジストパターンの形成及びエッチングにより櫛
状電極が形成されるので、電極の幅及び電極間の距離を
小さくすることが可能となり、櫛状電極上を覆って形成
される感湿膜に於いて計測される抵抗値が小さくなり、
相対湿度の低い領域に於いても湿度を高い信頼性をもっ
て計測することが可能となる。
湿素子の平面図を示し、(b)はその部分拡大平面図で
ある。
子の製造工程を示す断面模式図である。
子の他の製造工程を示す断面模式図である。。
の平面図を示している。
製造工程を示す断面模式図である。
型感湿素子とについて、湿度−抵抗特性をLCRメータ
により測定した結果を示す図である。
型感湿素子とについて、検出回路により電圧出力を測定
した結果を示す図である。
示す断面模式図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 支持基板上に互いに並行して形成された
複数の第1の電極部を接続した第1の櫛状電極と、前記
支持基板上の前記複数の第1の電極部の間に相互に並行
して形成された複数の第2の電極部を接続した第2の櫛
状電極と、前記第1の櫛状電極及び前記第2の櫛状電極
を覆って前記支持基板上に形成された感湿膜とを備えた
抵抗検出型感湿素子の製造方法であって、 前記支持基板上に金属膜をスクリーン印刷により形成す
る工程と、 前記金属膜のフォトリソグラフィーによるレジストパタ
ーンの形成及びエッチングにより、前記第1の櫛状電極
及び前記第2の櫛状電極を形成する工程と、 前記第1の櫛状電極及び前記第2の櫛状電極を覆って前
記支持基板上に感湿膜を形成する工程とを包含すること
を特徴とする抵抗検出型感湿素子の製造方法。 - 【請求項2】 前記第1の櫛状電極に於ける前記第1の
電極部と、前記第2の櫛状電極に於ける前記第2の電極
部との間の距離が5〜100μmの範囲となるように前
記金属膜のフォトリソグラフィーによるレジストパター
ンの形成及びエッチングを行なうことを特徴とする請求
項1記載の抵抗検出型感湿素子の製造方法。 - 【請求項3】 前記第1の櫛状電極に於ける前記第1の
電極部の幅と、前記第2の櫛状電極に於ける前記第2の
電極部の幅とが、それぞれ5〜100μmの範囲となる
ように前記金属膜のフォトリソグラフィーによるレジス
トパターンの形成及びエッチングを行なうことを特徴と
する請求項1又は2記載の抵抗検出型感湿素子の製造方
法。 - 【請求項4】 支持基板上に互いに並行して形成された
複数の第1の電極部を接続した第1の櫛状電極と、前記
支持基板上の前記複数の第1の電極部の間に相互に並行
して形成された複数の第2の電極部を接続した第2の櫛
状電極と、前記第1の櫛状電極及び前記第2の櫛状電極
を覆って前記支持基板上に形成された感湿膜とを備えた
抵抗検出型感湿素子であって、 前記第1の櫛状電極に於ける前記第1の電極部と、前記
第2の櫛状電極に於ける前記第2の電極部との間の距離
が5〜100μmの範囲である抵抗検出型感湿素子。 - 【請求項5】 前記第1の櫛状電極に於ける前記第1の
電極部の幅と、前記第2の櫛状電極に於ける前記第2の
電極部の幅とが、それぞれ5〜100μmの範囲である
請求項4記載の抵抗検出型感湿素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001167926A JP2002071613A (ja) | 2000-06-14 | 2001-06-04 | 抵抗検出型感湿素子及びその製造方法 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000-178510 | 2000-06-14 | ||
JP2000178510 | 2000-06-14 | ||
JP2001167926A JP2002071613A (ja) | 2000-06-14 | 2001-06-04 | 抵抗検出型感湿素子及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2002071613A true JP2002071613A (ja) | 2002-03-12 |
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